混合直流输电系统直流故障处理策略比较分析#br#

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2017.08.005

电力建设 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (8): 33-.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2017.08.005

混合直流输电系统直流故障处理策略比较分析#br#

陆翌1，李继红1，裘鹏1，肖晃庆2，刘高任2，徐政2#br#

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州市 310014；2. 浙江大学电气工程学院，杭州市 310027）

出版日期:2017-08-01
作者简介:陆翌（1979），男，博士，高级工程师，主要研究方向为高压直流输电和柔性直流输电及大功率电力电子技术分号李继红（1964），男，硕士，教授级高级工程师，主要研究方向为电网调度运行、电力系统运行与分析分号裘鹏（1985），男，工程师，本文通信作者，主要研究方向为直流输电和柔性直流输电；肖晃庆（1990），男，博士研究生，研究方向为直流输电与柔性交流输电分号刘高任（1990），男，博士研究生，研究方向为直流输电与柔性交流输电分号徐政（1962），男，教授，博士，主要研究方向为大规模交直流电力系统分析、直流输电与柔性交流输电、风力发电技术与风电场并网技术。
基金资助:
国家电网公司科技项目（5211011600R4）

Analysis and Comparison of DC Fault Handling Strategies for Hybrid HVDC System

LU Yi1, LI Jihong1, QIU Peng1, XIAO Huangqing2, LIU Gaoren2, XU Zheng2#br#

（1. Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310014, China；
2. College of Electric Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China）

Online:2017-08-01
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摘要/Abstract

摘要： 摘要：基于电网换相换流器（ line commutated converter， LCC）以及模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC））的混合型高压直流输电技术是实现远距离大容量输电的有效技术手段。为了快速清除直流短路故障，主要有2种实现方法：一是逆变侧换流器采用具有直流故障自清除能力的子模块，如全桥型子模块及箝位双子模块；二是在逆变侧直流出口加装大功率二极管以切断故障后的电流流通通路。该文通过研究不同直流故障处理策略的物理机理及控制流程，对其可行性及适用性进行深入研究。通过在PSCAD/EMTDC中搭建典型模型，考察直流故障下的系统响应特性，对不同处理策略下的系统暂态特性进行综合比较。最后，对基于全桥型子模块的不闭锁穿越式直流故障处理策略进行了仿真验证，仿真结果表明此种策略不适用于真双极直流系统，无法实现直流短路故障的有效清除。

关键词: 电网换相换流器（LCC）, 模块化多电平换流器（MMC）, 混合直流输电系统, 直流故障, 不闭锁穿越式直流故障处理策略

Abstract: ABSTRACT： The hybrid high voltage direct current （hybrid HVDC） transmission system based on line commutated converter （LCC） and modular multilevel converter （MMC） is a feasible solution for long distance bulk power transmission. In order to handle the DC short-circuit fault, two kinds of methods can be adopted. The first one is to use the sub-modules （SMs） which have the capability of DC-fault clearance in inverter side converter, such as full-bridge SMs and clamp-double SMs. The second one is to arrange high-power diode at the MMC DC port to cut off the current flow path after the fault. Through analyzing the physical mechanism and control flow of different DC fault handling strategies, this paper studies its feasibility and applicability. The typical testing system is built in PSCAD/EMTDC, the system response under DC fault is investigated, and the system transient characteristics under different strategies are compared. In addition, the non-block DC-fault-handling strategy based on full-bridge SMs is simulated and verified. The results show that this kind of solution is not suitable for the bipolar HVDC system and the DC fault current can not be blocked thoroughly.

Key words: line commutated converter （LCC）, modular multilevel converter （MMC）, hybrid high voltage direct current transmission system, DC fault, non-block DC-fault-handling strategy

中图分类号:

TM 722

陆翌，李继红，裘鹏，肖晃庆，刘高任，徐政. 混合直流输电系统直流故障处理策略比较分析#br#[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 33-.

LU Yi, LI Jihong, QIU Peng, XIAO Huangqing, LIU Gaoren, XU Zheng. Analysis and Comparison of DC Fault Handling Strategies for Hybrid HVDC System[J]. Electric Power Construction, 2017, 38(8): 33-.

参考文献

［1］徐政. 交直流电力系统动态行为分析［M］. 北京：机械工业出版社，2004：1-10.
［2］赵婉君. 高压直流输电工程技术［M］. 北京：中国电力出版社，2004：14-16.
［3］郭春义，张岩坡，赵成勇，等. STATCOM 对双馈入直流系统运行特性的影响［J］. 中国电机工程学报，2013，33（25）：99-106.
GUO Chunyi, ZHANG Yanpo, ZHAO Chengyong, et al. Impact of STATCOM on the operating characteristics of double-infeed HVDC system［J］. Proceedings of the CSEE, 2013, 33（25）: 99-106.
［4］孔明，汤广福，贺之渊，等. 模块化多电平HVDC 输电系统功率运行区间的优化方法［J］. 中国电机工程学报，2013，33（21）：45-52.
KONG Ming, TANG Guangfu, HE Zhiyuan, et al. Optimization methods of operation region for modular multilevel converter based HVDC transmission systems［J］. Proceedings of the CSEE, 2013, 33（21）: 45-52.
［5］李广凯, 李庚银, 梁海峰, 等. 新型混合直流输电方式的研究［J］. 电网技术, 2006, 30（4）: 82-86.
LI Guangkai, LI Gengyin, LIANG Haifeng, et al. Research on a novel hybrid HVDC system［J］. Power System Technology, 2006, 30（4）: 82-86.
［6］郭春义，赵成勇，王晶. 新型双馈入直流输电系统供电无源网络的运行特性研究［J］. 电工技术学报，2012，27（11）：211-218.
GUO Chunyi, ZHAO Chengyong, WANG Jing. Operation characteristic research on novel double-infeed HVDC system supplying passive network［J］. Transactions of China Electrotechnical Society, 2012, 27（11）: 211-218.
［7］许烽, 宣晓华, 黄晓明, 等. LCC-FMMC型混合直流输电系统的潮流反转控制策略［J］. 江苏电机工程, 2015, 34（6）: 51-55.
XU Feng, XUAN Xiaohua, HUANG Xiaoming,et al. Power flow reversal control strategy for the hybrid HVDC system based on LCC and FMMC［J］. Jiangsu Electrical Engineering, 2015, 34（6）: 51-55.
［8］周煜智, 徐政, 唐庚. 三种MMC-HVDC直流故障处理方法下电力系统暂态稳定性分析［J］. 中国电机工程学报, 2015, 35（7）:1621-1627.
ZHOU Yuzhi，XU Zheng，TANG Geng．Analysis of power system transient stability characteristics under three different DC line fault clearance solutions of MMC-HVDC systems［J］. Proceedings of the CSEE，2015，35（7）：1621-1627．
［9］郭春义, 赵成勇, ALLAN Montanari, 等. 混合双极高压直流输电系统的特性研究［J］. 中国电机工程学报, 2012, 32（10）: 98-104.
GUO Chunyi, ZHAO Chengyong, ALLAN Montanari, et al. Investigation of hybrid bipolar HVDC system performances［J］. Proceedings of the CSEE, 2012, 32（10）:98-104.
［10］CHEN X, SUN H, WEN J, et al. Integrating wind farm to the grid using hybrid multiterminal HVDC technology［J］. IEEE Transactions on Industry Applications, 2011, 47（2）: 965-972.
［11］ROHNER S, BERNET S, HILER M, et al. Modulation, losses, and semiconductor requirements of modular multilevel converters ［J］. IEEE Transactions on Industry Electronics, 2010, 57（8）: 2633-2642.
［12］MARQUARDT R. Stromrichterschaltungen mit verteilten energiespeichern: Germany, DE 10103031A1 ［P］. 2001-01-24.
［13］GLINKA M, MARQUARDT, R. A new AC/AC multilevel converter family［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2005,52（3）:662-669.
［14］韦延方，卫志农，孙国强，等．适用于电压源换流器型高压直流输电的模块化多电平换流器最新研究进展［J］．高电压技术，2012,38（5）:1243-1252.
WEI Yanfang, WEI Zhinong, SUN Guoqiang, et al. New prospects of modular multilevel converter applied to voltage source converter high voltage direct current transmission ［J］. High Voltage Engineering, 2012,38（5）:1243-1252.
［15］赵成勇，陈晓芳，曹春刚，等．模块化多电平换流器HVDC直流侧故障控制保护策略［J］．电力系统自动化，2011，35（23）：82-87．
ZHAO Chengyong，CHEN Xiaofang，CAO Chungang，et al．Control and protection strategies for MMC-HVDC under DC faults［J］．Automation of Electric Power Systems，2011，35（23）：82-87．
［16］AHMED N，ANGQUIST L，MEHMOOD S，et al．Efficient modeling of an MMC-based multiterminal DC system employing hybrid HVDC breakers［J］．IEEE Transactions on Power Delivery，2015，30（4）：1792-1801．
［17］许烽, 徐政. 基于LCC和FHMMC的混合型直流输电系统［J］. 高电压技术,2014,40（8）:2520-2530.
XU Feng，XU Zheng． Hybrid HVDC system based on LCC and FHMMC［J］． High Voltage Engineering，2014，40 （8）: 2520-2530．
［18］唐庚, 徐政, 薛英林. LCC-MMC混合高压直流输电系统［J］. 电工技术学报,2013,28（10）:301-310.
TANG Geng，XU Zheng，XUE Yinglin，et al． A LCC-MMC hybrid HVDC transmission system ［J］．Transactions of China Electrotechnical Society，2013，28（ 10）: 301-310．
［19］XIAO H, XU Z, TANG G, et al. Complete mathematical model derivation for modular multilevel converter based on successive approximation approach［J］. IET Power Electronics, 2015, 8（12）: 2396-2410.
［20］XIANG W, LIN W, ZHOU G, et al. Pole-to-ground DC fault ride through control of symmetrical monopole hybrid MMC［C］//The 2nd International Conference on HVDC. Shanghai, China: CSEE and CIGRE, 2016: 1-5.

[1]	沈宝兴，林琳，董倩，唐璁，江守其，辛业春. MMC-HVDC孤岛供电系统交流故障穿越协调控制策略[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 93-99.
[2]	张明奇，刘麒麟，张英敏. MMC型换流器双极故障电流影响因素分析及其优化[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 124-132.
[3]	陈宁，齐磊，崔翔，马江江. 柔性直流电网单极接地短路电流计算方法[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 119-127.
[4]	樊强，陆锋，张帆，李钰，赵成勇，许建中. 基于桥臂二倍频电流分量重构的MMC降容控制方法[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 87-93.
[5]	宁文元，杨晓楠，刘瑛琳，刘燕莹，罗国敏，王小君. 基于时频谱的混合直流输电线路保护方法[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 126-132.
[6]	胡灿，付超，王毅. 直流配电网中MMC的谐波分析与调制方法设计[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 81-88.
[7]	徐政，王世佳，张哲任，徐雨哲, 肖晃庆. LCC-MMC混合级联型直流输电系统受端接线和控制方式[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 115-122.
[8]	韩乃峥，贾秀芳，许建中，赵成勇 . 无源MMC站通过DC/DC变换器在线平滑接入直流电网的控制策略 [J]. 电力建设, 2018, 39(5): 28-.
[9]	张天1,2，姜斌2，龚雁峰2 . 一种改进的模块化多电平换流器电压均衡控制策略 [J]. 电力建设, 2018, 39(5): 38-.
[10]	王威儒，辛业春，丛佳琦，杨洋，张迪，宋祯子. 模块化多电平换流器混合调制策略 [J]. 电力建设, 2018, 39(3): 77-.
[11]	赵剑，刘炜，郭春义，陆翌,裘鹏，宣佳卓，李继红. 基于Simplex算法的LCC-LCC+FBMMC 串联型混合直流输电系统的参数优化方法[J]. 电力建设, 2018, 39(2): 95-.
[12]	田艳军，魏石磊，王毅，王慧，陈波，张国豪. 光伏直流升压汇集系统的模型降阶启动控制策略[J]. 电力建设, 2018, 39(11): 77-84.
[13]	洪潮，时伯年，孙刚，张野,杨健，刘斌. 基于LCC-MMC的三端混合直流输电系统故障特性与控制保护策略[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 73-.
[14]	董辉，宋平岗，周振邦. 考虑线路电压降的MMC-MTDC下垂补偿控制[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 80-.
[15]	胡锦根，贾轩涛，王瑶，王如玉，高仕龙，曹力潭. 基于LCC-VSC多端混合直流输电系统的启停控制策略及动模试验[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 86-.

混合直流输电系统直流故障处理策略比较分析#br#

Analysis and Comparison of DC Fault Handling Strategies for Hybrid HVDC System

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